(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
人の頭部の皮膚表面に関する三次元空間での位置データを取得する工程と、
目頭点、目尻点及び目頭点の側の眼裂と眉との間の凹部にあたる瞼点に対応する前記位置データに基づいて、目頭点、目尻点及び瞼点を通る仮想球面の最下点の座標を眼窩下点の三次元位置として推定する工程と、
を含む情報処理方法。
【請求項２】
前記瞼点が、前記目頭点と前記眼裂の中心と前記眉とで囲まれる部分領域に含まれる前記凹部の極小点である請求項１に記載の情報処理方法。
【請求項３】
前記瞼点が、前記頭部の正面方向から天頂軸まわりに所定角度回転させた斜め方向を高さ方向とした場合の前記極小点である請求項２に記載の情報処理方法。
【請求項４】
前記位置データに基づいて構成される三次元曲面における座標ごとの法線ベクトルと、前記斜め方向を高さ方向とした場合の前記三次元曲面の等高線とを算出する工程と、
前記凹部に対応する前記等高線の閉領域を検出する工程と、
前記閉領域における前記法線ベクトルに基づいて前記極小点を算出する工程と、
をさらに含む請求項３に記載の情報処理方法。
【請求項５】
前記目尻点が、前記斜め方向を高さ方向とした場合の前記眼裂の目尻近傍の極点である請求項３または４に記載の情報処理方法。
【請求項６】
前記目頭点が、前記頭部の略正面方向を高さ方向とした場合の前記眼裂の目頭近傍の極点である請求項１から５のいずれか一項に記載の情報処理方法。
【請求項７】
一又は二の眼裂に関し推定された前記眼窩下点、及び、一又は二の耳珠上縁点を含む、少なくとも３点の座標に基づいて、前記皮膚表面の水平基準面をフランクフルト平面として算出する工程をさらに含む請求項１から６のいずれか一項に記載の情報処理方法。
【請求項８】
算出された前記水平基準面を座標平面として、前記人の頭部の特徴を表す特徴量を前記位置データより取得する工程をさらに含む請求項７に記載の情報処理方法。
【請求項９】
人の頭部の皮膚表面より、目頭点、目尻点、前記目頭点の側の眼裂と眉との間の凹部にあたる瞼点、および耳珠上縁点の座標をそれぞれ取得する工程と、
取得された前記目頭点、前記目尻点および前記瞼点を通る仮想球面の最下点の座標を算出する工程と、
一または二の眼裂に関する前記最下点および一または二の前記耳珠上縁点を含む少なくとも３点の座標に基づいて前記皮膚表面の水平基準面を算出する工程と、
を含むフランクフルト平面の算出方法。
【請求項１０】
人の頭部の皮膚表面に関する三次元空間での位置データを取得する位置取得手段と、
目頭点、目尻点及び目頭点の側の眼裂と眉との間の凹部にあたる瞼点に対応する前記位置データに基づいて、目頭点、目尻点及び瞼点を通る仮想球面の最下点の座標を眼窩下点の三次元位置として推定する骨表面位置推定手段と、
を備える情報処理装置。
【請求項１１】
前記位置データにおける前記目頭点、前記目尻点及び前記瞼点を含む少なくとも３点の指定点の入力を受け付ける位置指定手段をさらに備え、
前記骨表面位置推定手段が、受け付けた前記少なくとも３点を通る仮想球面の最下点の座標を、前記眼窩下点の三次元位置として算出する請求項１０に記載の情報処理装置。
【請求項１２】
前記位置データに基づいて構成される三次元曲面における位置ごとの法線ベクトルを算出する法線ベクトル算出手段と、
前記頭部の正面方向から天頂軸まわりに所定角度回転させた斜め方向を高さ方向とした場合の前記三次元曲面の等高線を算出する等高線算出手段と、
前記皮膚表面における目頭点と眼裂の中心と眉とで囲まれた部分領域に含まれる凹部に対応する前記三次元曲面における閉領域を、前記等高線に基づいて検出する凹部検出手段と、
検出された前記閉領域における前記法線ベクトルに基づいて前記閉領域の極小点を前記瞼点として算出する瞼点算出手段と、
をさらに備え、
前記位置指定手段が、算出された前記瞼点を前記指定点として受け付ける請求項１１に記載の情報処理装置。
【請求項１３】
前記所定角度が１０度以上かつ５０度以下である請求項１２に記載の情報処理装置。
【請求項１４】
一又は二の眼裂に関し推定された前記眼窩下点、及び、一又は二の耳珠上縁点を含む、少なくとも３点の三次元位置に基づいて、前記皮膚表面の水平基準面をフランクフルト平面として算出する基準面算出手段をさらに含み、
前記位置指定手段は、前記一又は二の耳珠上縁点の位置指定を更に受け付ける、
請求項１０から１３のいずれか一項に記載の情報処理装置。
【請求項１５】
算出された前記水平基準面を座標平面として、前記位置データに基づいて構成される三次元曲面を表示する画像表示手段をさらに備える請求項１４に記載の情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報処理方法、眼窩下点の位置推定方法、フランクフルト平面の算出方法および情報処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
美容や歯科、個人認証などの種々の分野で、人の頭部の三次元画像が用いられている。三次元画像は、その位置と方向を基準空間の原点と座標系に合わせた状態で解析されて、頭部の特徴点の座標やベクトルが算出される。このため、三次元空間の中で頭部の特徴を求めるには基準となる座標平面が必要である。
【０００３】
この基準座標平面としてフランクフルト平面（耳眼面）が広く用いられている。フランクフルト平面は、左右の外耳道上縁点（porion）と、左右の眼窩下点（orbitale）の中点もしくはそのどちらかの点と、で張られる平面として一般に定義される（特許文献１）。そして、特許文献１には、頭部の多断層画像から求まる外耳道上縁点と眼窩下点とからフランクフルト平面を決定することが記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、人や動物の頭蓋骨の表面形状に関する三次元画像データに基づいてフランクフルト平面を決定することが記載されている。具体的には、特許文献２には、左右の外耳道中心と眼窩中心を通る基礎平面をまず求め、この基礎平面を外耳道上縁点まで平行移動することでフランクフルト平面を決定することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】再表ＷＯ０１／００３０６５号公報
【特許文献２】特開２００６−２３８９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
外耳道上縁点と眼窩下点は、ともに頭蓋骨上に位置する解剖学的特徴点であるため、その座標を正確に特定することは困難を伴う。特に眼窩下点は、頭部またはその皮膚表面画像の目視によって位置を正確に把握することが難しい。第一には、外耳道上縁点は耳珠上縁点（tragion）という皮膚表面上の特徴点に近接しているのに対し、眼窩下点の近傍にはこのような特徴点が存在しないためである。第二には、眼窩下点は皮膚の薄い目の下に位置しており、皮膚の弛みの影響を受けやすいためである。このため、フランクフルト平面を決定するにあたっては、特許文献１、２のように頭蓋骨の三次元画像もしくは頭部の多断層画像を用いるか、または触診によって眼窩下点の位置を特定することが必要であった。
【０００７】
しかしながら、眼窩下点付近は非常に敏感な部位であり、また触診によって眼球を間接的に指で押すこともあるため、人によっては触診に対して痛みや恐怖を感じる。このため、触診によって眼窩下点の位置を特定するのは被測定者の負担が大きく、これらを望まない被測定者も多い。また、頭蓋骨の三次元画像や頭部の多断層画像を取得するためには、コンピュータ断層撮影（ＣＴ：Computed Tomography）や核磁気共鳴画像法（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）などの技術が必要であって大掛かりである。
【０００８】
本発明は上述課題に鑑みてなされたものであり、被測定者の負担が少なく、かつ簡便な方法によって、眼窩下点などの解剖学的特徴点の位置を推定する方法および装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、人の頭部の皮膚表面に関する三次元空間での位置データを取得する工程と、頭部器官の上または近傍に存在する前記皮膚表面の特徴点に対応する前記位置データに基づいて、前記頭部の骨表面における解剖学的特徴点の三次元位置を推定する工程と、を含む情報処理方法が提供される。
【００１０】
また、本発明によれば、人の頭部の皮膚表面より、目頭点、目尻点および、前記目頭点にかかる眼裂と眉との間の凹部にあたる瞼点の座標をそれぞれ取得する工程と、取得された前記目頭点、前記目尻点および前記瞼点を通る仮想球面の最下点の座標を算出する工程と、を含む前記頭部における眼窩下点の位置推定方法が提供される。
【００１１】
また、本発明によれば、人の頭部の皮膚表面より、目頭点、目尻点、前記目頭点の側の眼裂と眉との間の凹部にあたる瞼点、および耳珠上縁点の座標をそれぞれ取得する工程と、取得された前記目頭点、前記目尻点および前記瞼点を通る仮想球面の最下点の座標を算出する工程と、一または二の眼裂に関する前記最下点および一または二の前記耳珠上縁点を含む少なくとも３点の座標に基づいて前記皮膚表面の水平基準面を算出する工程と、を含むフランクフルト平面の算出方法が提供される。
【００１２】
また、本発明によれば、人の頭部の皮膚表面に関する三次元空間での位置データを取得する位置取得手段と、頭部器官の上または近傍に存在する前記皮膚表面の特徴点に対応する前記位置データに基づいて、前記頭部の骨表面における解剖学的特徴点の三次元位置を推定する骨表面位置推定手段と、を備える情報処理装置が提供される。
【００１３】
また、本発明の方法は、複数の工程を順番に記載してあるが、その記載の順番は複数の工程を実行する順番やタイミングを限定するものではない。このため、本発明の方法を実施するときには、その複数の工程の順番は内容的に支障のない範囲で変更することができ、また複数の工程の実行タイミングの一部または全部が互いに重複していてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、頭部の皮膚表面の三次元空間での位置データに基づいて解剖学的特徴点の位置を推定するため、被測定者の負担が少なくかつ簡便に、眼窩下点などの解剖学的特徴点の位置を推定し、もって眼窩下点位置やフランクフルト平面を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態にかかる情報処理方法のフローチャートである。
【図２】被測定者（サンプル）の頭部の皮膚表面に関する三次元画像の正面図のうちの左目周辺の拡大図である。
【図３】眼裂近傍の等高線画像である。
【図４】瞼点を示す模式図である。
【図５】フランクフルト平面をＺ−Ｘ平面とする三次元画像の側面図である。
【図６】本実施形態の情報処理装置の機能ブロック図である。
【図７】位置推定工程の詳細を示すフローチャートである。
【図８】眼裂近傍の法線ベクトル画像である。
【図９】（ａ）から（ｄ）は、実施例１および参考例１から３にかかる三次元画像の部分正面図である。
【図１０】実施例１にかかる等高線画像である。
【図１１】（ａ）から（ｄ）は、実施例１および参考例１から３に関する眼窩下点ＯＲＢの推定位置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態にかかる情報処理方法（以下、本方法という場合がある）のフローチャートである。
【００１８】
本方法は、人（被測定者）の頭部の皮膚表面に関する三次元空間での位置データを取得する工程（位置取得工程Ｓ１０）と、頭部器官の上または近傍に存在する皮膚表面の特徴点に対応する位置データに基づいて、頭部の骨表面における解剖学的特徴点の三次元位置を推定する工程（位置推定工程Ｓ４０）と、を含む。
【００１９】
これにより、本方法によれば、骨表面における解剖学的特徴点の位置が推定される。このため、他の特徴点の位置情報をあわせて用いることで、この皮膚表面の水平基準面を求めることができる。
【００２０】
ここで、解剖学的特徴点は、骨格構造に基づいて点または実質的に点と見做しうる狭領域として定義され、かつ人の身体に共通して存在する、骨表面の特徴点である。頭部の解剖学的特徴点の一例としては、眼窩下点、眼窩上縁中央、眼窩内縁点、外耳道上縁点、鼻根点、頬骨弓点などを挙げることができる。
また、頭部の皮膚表面の特徴点は、頭部の目視観察により点または実質的に点と見做しうる狭領域として定義され、かつ人の身体に共通して存在する特徴点である。このうち、頭部器官の上または近傍に存在する皮膚表面の特徴点とは、頭部器官（目、耳、口または鼻）の一部分として、または頭部器官の近傍に存在する特徴点である。一例としては、目の近傍に存在する皮膚表面の特徴点として目頭点ＥＮＴ（内眼角点）、目尻点ＥＣＴ、外眼角点、眉間点、前頭側頭点および後述する瞼点、耳の近傍に存在する皮膚表面の特徴点として耳珠上縁点、上耳底点、下耳底点および側頭点、鼻の近傍に存在する皮膚表面の特徴点として鼻下点および鼻尖点、口の近傍に存在する皮膚表面の特徴点としてオトガイ点、オトガイ上点、顎角点、口角点および口点を挙げることができる。このように、頭部器官の上または近傍に存在する皮膚表面の特徴点の位置データを用いることにより、被測定者の身体的特徴によらず高い精度で解剖学的特徴点の三次元位置を推定することができる。
【００２１】
より具体的には、本方法における解剖学的特徴点は眼窩下点であり、皮膚表面の他の特徴点は耳珠上縁点である。そして、算出される水平基準面はフランクフルト平面（耳眼面）である。ここで、フランクフルト平面を定義する外耳道上縁点は、耳珠軟骨の上縁にあたる耳珠上縁点という皮膚表面上の特徴点と近接している。そして、眼窩下点と外耳道上縁点とで張られるフランクフルト平面に対して、耳珠上縁点もまたこの平面上に載ることが知られている。このため、本方法によれば、皮膚表面の特徴点に基づいて推定された眼窩下点と、同じく皮膚表面の特徴点である耳珠上縁点とを用いてフランクフルト平面を求めることができる。
【００２２】
皮膚表面の三次元空間での位置データは、複数台のデジタルカメラによるステレオ撮影や、皮膚表面を光学的にスキャンする三次元デジタイザを用いることで、被測定者に対して非接触で撮影することができる。このため、本方法によれば、触診や特殊な器具による頭部の固定などが不要であるため、被測定者への負担が少ない。そして、皮膚表面の画像に基づいて骨表面における解剖学的特徴点の位置を推定することができるため、ＣＴやＭＲＩなどの大掛かりな装置が不要である。このため、たとえば美容用途を目的として本方法を実施するにあたり、化粧品等の販売店舗内で簡便に行うことができる。
【００２３】
次に、本方法をより詳細に説明する。図２は、被測定者（サンプル）の頭部の皮膚表面に関する三次元画像の正面図のうちの左目周辺の拡大図である。
【００２４】
位置取得工程Ｓ１０では、被測定者の頭部の皮膚表面に関する三次元空間での位置データを取得する。位置データとしては、たとえば直交三軸方向の成分をもつ三次元座標を挙げることができる。具体的には、被測定者の頭部を異なる複数点より撮影して取得した二次元画像データに基づいて三次元座標を算出して位置データとしてもよく、または三次元デジタイザで頭部の三次元座標を取得してもよい。または予め取得された三次元座標を記憶媒体やネットワーク経由で取得してもよい。
【００２５】
取得した位置データに基づいて構成される三次元曲面（以下、三次元画像という場合がある）は、フランクフルト平面が未算出であるため、他の任意の仮平面を基準面として位置合わせがなされる。仮平面としては、両目の瞳孔の中心を通り視線方向に一致する平面などを設定することができる。三次元画像は、この仮平面を暫定的な水平基準面として座標系が設定される（図１：ステップＳ２０）。
【００２６】
座標系が仮設定された三次元画像は、ディスプレイ装置などに画像表示される（図１：ステップＳ３０、および図２）。
【００２７】
目頭点ＥＮＴは、内眼角点にあたる。具体的には、頭部の略正面方向から目視した場合における、眼裂ＦＦ（図３を参照）の目頭近傍の極点（極大点または極小点）である。眼裂ＦＦは眼の開口である。眼裂ＦＦの目頭近傍には、略一点に収束する凹みが存在する。凹みの内部には微細な皺の凹凸が形成されており、凹みの底部の略中央に存在する極大点または極小点が目頭点ＥＮＴにあたる。
【００２８】
目尻点ＥＣＴは、目尻の外側に位置する特徴点である。具体的には、頭部の正面方向から天頂軸まわりに所定角度回転させた斜め方向からみた平面視における、眼裂ＦＦの目尻近傍の極点（極大点または極小点）である。ここで、天頂軸は、三次元画像における頭頂を通り、かつ水平基準面に直交するベクトルで表される。
【００２９】
本方法で用いる皮膚表面の特徴点は、目頭点ＥＮＴと、目尻点ＥＣＴと、この目頭点ＥＮＴの側の眼裂ＦＦと眉との間の凹部にあたる瞼点ＰＬＰである。ここでいう目頭点ＥＮＴおよび目尻点ＥＣＴとは、同一の眼裂ＦＦ（たとえば左目）に関する目頭点と目尻点を意味する。また、この目頭点ＥＮＴの側の眼裂ＦＦと眉との間とは、当該眼裂ＦＦ（たとえば左目）と、当該眼裂ＦＦに関する眉との間の領域をいい、上瞼および眉直下の領域を含む。
【００３０】
斜め方向に関する所定角度（回転角度）としては、１０度以上かつ５０度以下が好ましい。この数値範囲のうち、被測定者の目の長さによって適宜選択するとよい。具体的には、目尻点ＥＣＴが略正面に位置するまで、三次元画像を天頂軸まわりに回転させる。
【００３１】
図３は、図２に拡大図として示した皮膚表面の三次元画像の正面図を天頂軸まわり（右回り）に３０度回転させた、左目の眼裂ＦＦの近傍に関する等高線画像である。目尻点ＥＣＴは、図３に示される３０度回転画像における等高線に基づいて決定される、目尻近傍における極小点である。この等高線は、回転方向（３０度方向）を法線方向として皮膚表面を断層化した場合の稜線にあたる。この等高線は、三次元画像の正面図を天頂軸まわりに所定角度（たとえば３０度）回転させた斜め方向を高さ方向として座標変換することにより算出される。また、ここでいう極小点とは、皮膚表面を正面から所定角度（たとえば３０度）回転させた斜め方向が高さ方向となるように三次元画像を座標変換した場合における、目尻近傍の凹部のうちの最も低い位置をいう。
【００３２】
瞼点ＰＬＰもまた、上記の斜め方向を高さ方向とする座標変換をした三次元画像に基づいて決定することができる。瞼点ＰＬＰは、目頭点ＥＮＴと眼裂ＦＦの中心と眉とで囲まれる部分領域ＰＡ（図２を参照）に含まれる凹部における極小点である。この凹部は、目頭点ＥＮＴが含まれる目頭近傍の凹みや、目尻点ＥＣＴが含まれる目尻近傍の凹みに比べて一般に緩やかに傾斜している。また、当該凹部の略中央にあたる底部は、一般に目頭点ＥＮＴや目尻点ＥＣＴよりも滑らかに凹んでいる。本実施形態では、所定の角度方向（斜め方向）を高さ方向とした場合の当該凹部の最深部にあたる極小点を瞼点ＰＬＰとする。
【００３３】
図４は、瞼点ＰＬＰを示す模式図である。瞼点ＰＬＰは、この部分領域ＰＡにおける、眼窩骨ＯＢと眼球ＥＹＢの境目の軟部組織ＳＴの変極点である。瞼点ＰＬＰのより詳細な求め方は後述する。
【００３４】
そして、本方法を用いることにより、眼窩下点の位置推定方法が実現される。具体的には、本実施形態による眼窩下点の位置推定方法は、極小点算出工程Ｓ４５および眼窩下点算出工程Ｓ４６（ともに図７を参照）を含む。
極小点算出工程Ｓ４５では、人（被測定者）の頭部の皮膚表面より、目頭点ＥＮＴ、目尻点ＥＣＴおよび、目頭点ＥＮＴの側の眼裂ＦＦと眉との間の凹部にあたる瞼点ＰＬＰの座標をそれぞれ取得する。そして、眼窩下点算出工程Ｓ４６では、取得された目頭点ＥＮＴ、目尻点ＥＣＴおよび瞼点ＰＬＰを通る仮想球面ＳＰＨ（図２を参照）の最下点の座標を算出する。この眼窩下点の位置推定方法は、図１に示す上述のステップＳ１０〜Ｓ３０に続く位置推定工程Ｓ４０により行われる。
【００３５】
位置推定工程Ｓ４０では、目頭点ＥＮＴ、目尻点ＥＣＴおよび瞼点ＰＬＰを通る仮想球面ＳＰＨの最下点の座標を、本方法で求める解剖学的特徴点の三次元位置とする。具体的には、この位置を眼窩下点ＯＲＢの位置と推定する（図２を参照）。後述する実施例により、目頭点ＥＮＴ、目尻点ＥＣＴおよび瞼点ＰＬＰを通る仮想球面ＳＰＨの最下点と眼窩下点ＯＲＢの位置とが良好に一致することが本発明者らにより確認されている。
【００３６】
目頭点ＥＮＴ、目尻点ＥＣＴおよび瞼点ＰＬＰの三次元座標は、ディスプレイ装置に表示された被測定者の頭部（顔面を含む）の三次元画像において、当該各特徴点の位置を目視選択して取得してもよい。また、この三次元画像の等高線画像や、後述する法線ベクトル画像に基づく情報処理演算によって当該各特徴点の位置を算出してもよい。このほか、被測定者の頭部の直接計測により、目頭点ＥＮＴ、目尻点ＥＣＴおよび瞼点ＰＬＰと、基準点（たとえば眼裂ＦＦの中心など）との相対位置を求めたうえで、頭部の三次元画像における当該基準点の座標に基づいて、これらの特徴点の三次元座標を取得してもよい。
【００３７】
また、本方法を用いることにより、フランクフルト平面の算出方法が実現される。具体的には、この方法では、人（被測定者）の頭部の皮膚表面より、目頭点ＥＮＴ、目尻点ＥＣＴ、目頭点ＥＮＴの側の眼裂ＦＦと眉との間の凹部にあたる瞼点ＰＬＰ、および耳珠上縁点の座標をそれぞれ取得する。そして、取得された目頭点ＥＮＴ、目尻点ＥＣＴおよび瞼点ＰＬＰを通る仮想球面ＳＰＨの最下点の座標を算出する工程と、一または二の眼裂ＦＦに関する仮想球面ＳＰＨの最下点および一または二の耳珠上縁点を含む少なくとも３点の座標に基づいて皮膚表面の水平基準面を算出する。このフランクフルト平面は、図１に示す基準面算出工程Ｓ５０にて決定される。
【００３８】
基準面算出工程Ｓ５０は、推定された一以上の解剖学的特徴点（眼窩下点ＯＲＢ）を含む少なくとも３点の座標に基づいて皮膚表面（三次元画像）の水平基準面を算出する工程である。
【００３９】
本実施形態の基準面算出工程Ｓ５０では、皮膚表面のうち、この解剖学的特徴点（眼窩下点ＯＲＢ）を推定するのに用いた特徴点とは異なる他の特徴点に対応する三次元空間の座標と、推定された一以上の解剖学的特徴点の座標と、に基づいて水平基準面を算出する。本実施形態の場合、フランクフルト平面は、片眼または両眼の眼窩下点ＯＲＢ（解剖学的特徴点）と耳珠上縁点（皮膚表面の他の特徴点）とを通る平面として算出される。すなわち、基準面算出工程Ｓ５０は、上記他の特徴点（たとえば耳珠上縁点）を指定してその三次元座標を取得する工程を含む。そして、仮想球面ＳＰＨを用いて算出された片眼または両眼に関する眼窩下点ＯＲＢと、左右の一方または両方の耳珠上縁点ＴＲＡ（図５を参照）とを用いてフランクフルト平面が算出される。
【００４０】
図５は、眼窩下点ＯＲＢおよび耳珠上縁点ＴＲＡを通るフランクフルト平面をＺ−Ｘ平面とする三次元画像の側面図である。右耳から左耳に向かう方向をＸ軸の正方向とする。なお、眼窩下点ＯＲＢの説明のため、同図には皮膚表面ＣＴに加えて頭蓋骨表面ＳＫも併せて図示している。また、天頂軸方向をＹ軸方向としている。
【００４１】
上述のように、解剖学的特徴点である外耳道上縁点と、皮膚表面の特徴点である耳珠上縁点とは、ともにフランクフルト平面に載る。このため、本実施形態によれば、一つの眼窩下点ＯＲＢの位置を、皮膚表面の特徴点である目頭点ＥＮＴ、目尻点ＥＣＴおよび瞼点ＰＬＰから算出し、あわせて皮膚表面の特徴点である二つの耳珠上縁点ＴＲＡを用いてフランクフルト平面を求めることができる。このため、骨表面の画像を用いることなく被測定者の皮膚表面の三次元画像に基づいてフランクフルト平面を求めることができる。
【００４２】
図５には、参考のためカンペル平面をあわせて図示してある。カンペル平面は、鼻下点と左右の耳珠上縁点ＴＲＡとで張られる平面であり、フランクフルト平面とはＸ軸まわりに平均的に約１２°の角度をもって交差する平面である。カンペル平面もまた、皮膚表面の三次元画像から求められる平面である。したがって、本方法における座標系の仮設定工程（図１：ステップＳ２０）では、カンペル平面をＸ軸まわりにマイナス１２度（右ねじ方向をプラス方向とする）回転させた平面を仮平面としてもよい。
【００４３】
本方法において、フランクフルト平面が算出された後の工程は任意であるが、被測定者の頭部の三次元画像を、このフランクフルト平面を水平基準面としてディスプレイ装置に再表示してもよい（図１：ステップＳ６０）。
【００４４】
また、本方法では、算出された水平基準面（フランクフルト平面）を座標平面として、皮膚表面における特徴量を三次元空間の位置データより取得する工程（特徴取得工程Ｓ７０）をさらに行う。
【００４５】
特徴取得工程Ｓ７０で取得される特徴量は特に限定されず、たとえば美容診断に用いる種々の部位の位置、面積およびその比率などを対象とすることができる。一例として、目の位置および大きさ、顔面積に対する目の面積比率、目と眉毛との相対位置、耳や口の位置および大きさ、などを挙げることができる。被測定者の頭部画像からこれらの特徴量を取得して他の人の特徴量と対比するにあたり、被測定者および当該他の人の頭部画像を、共通の基準面（フランクフルト平面）で座標合わせをしたうえでの対比が可能になる。このため、目視方向のずれによる印象の変動が排除されて被測定者の美容診断が客観的に行われる。
【００４６】
以下、本方法を実現する情報処理装置１００の一例を説明する。図６は、本実施形態の情報処理装置１００の機能ブロック図である。図７は、位置推定工程Ｓ４０（図１を参照）の詳細を示すフローチャートである。上述した図２および図３を適宜参照して、本実施形態の情報処理装置１００を説明する。
【００４７】
本実施形態の情報処理装置１００は、人（被測定者）の頭部の皮膚表面に関する三次元空間での位置データを取得する位置取得部１０と、頭部器官の上または近傍に存在する皮膚表面の特徴点に対応する位置データに基づいて、頭部の骨表面における解剖学的特徴点の三次元位置を推定する骨表面位置推定部２０と、を備えている。
【００４８】
情報処理装置１００の各種の構成要素は、その機能を実現するように形成されていればよく、たとえば、所定の機能を発揮する専用のハードウェア、所定の機能がコンピュータプログラムにより付与されたデータ処理装置、コンピュータプログラムによりデータ処理装置に実現された所定の機能、これらの任意の組み合わせ、等として実現することができる。
また、本実施形態の情報処理装置１００は、コンピュータプログラムを読み取って対応する処理動作を実行できるように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、Ｉ／Ｆ（Interface）ユニット、等の汎用デバイスで構築されたハードウェア、所定の処理動作を実行するように構築された専用の論理回路、これらの組み合わせ、等として実施することができる。
【００４９】
位置取得部１０は、被測定者の頭部を撮像するデジタルカメラや三次元デジタイザでもよく、またはネットワーク経由で位置データを受信する受信装置でもよい。位置取得部１０は被測定者の頭部の多数点に関する位置データを取得する。位置取得部１０は任意で記憶部を備えており、取得した位置データを格納する。
【００５０】
情報処理装置１００は、任意の仮平面を水平基準面として三次元画像を表示する画像表示部６０を備えている。画像表示部６０はディスプレイ装置である。
【００５１】
情報処理装置１００は、取得した位置データにおける少なくとも３点の指定点の入力を受け付ける位置指定部３０を備えている。骨表面位置推定部２０は、受け付けた少なくとも３点を通る仮想球面ＳＰＨ（図２を参照）の最下点の座標を、解剖学的特徴点の三次元位置として算出する。これにより、皮膚表面の位置データ（三次元画像）に基づいて、骨表面の位置にあたる解剖学的特徴点が算出される。
【００５２】
位置指定部３０は画像表示部６０に表示された三次元画像上の任意の点を選択的に指定するポインティングデバイスでもよく、または指定点の座標に関する演算結果を受け付ける手段でもよく、これらの双方の機能を有してもよい。位置指定部３０は、皮膚表面における特徴点を指定点として受け付ける。
【００５３】
具体的には、本実施形態の位置指定部３０は、画像表示部６０に表示された三次元画像上の目頭点ＥＮＴ、目尻点ＥＣＴおよび耳珠上縁点ＴＲＡを情報処理装置１００の操作者がそれぞれ位置指定することで、これらの指定点の三次元座標を抽出する。情報処理装置１００の操作者は、被測定者自身であってもよく、または他のオペレータでもよい。
【００５４】
また、位置指定部３０は、後述する瞼点算出部４０により求められた瞼点ＰＬＰの三次元座標を受け付ける。
【００５５】
情報処理装置１００は、法線ベクトル算出部４２、等高線算出部４４および凹部検出部４６を含む瞼点算出部４０を備えている。
法線ベクトル算出部４２は、位置データに基づいて構成される三次元曲面（三次元画像）における位置ごとの法線ベクトルを算出する手段である。等高線算出部４４は、頭部の正面方向から天頂軸まわりに所定角度回転させた斜め方向を高さ方向とした場合の三次元曲面の等高線を算出する手段である。凹部検出部４６は、皮膚表面における目頭点ＥＮＴと眼裂ＦＦの中心と眉とで囲まれた部分領域ＰＡに含まれる凹部（瞼点ＰＬＰ）に対応する三次元曲面における閉領域を、等高線に基づいて検出する手段である。瞼点算出部４０は、検出された閉領域における法線ベクトルに基づいて、この閉領域の極小点を瞼点ＰＬＰとして算出する。そして位置指定部３０は、算出された極小点（瞼点ＰＬＰ）を指定点として受け付ける。
【００５６】
したがって本実施形態の情報処理装置１００によれば、皮膚表面の等高線と法線ベクトルとに基づいて瞼点ＰＬＰの位置が客観的に求められるため、眼窩下点ＯＲＢおよびフランクフルト平面を高い精度で算出することができる。
【００５７】
より具体的には、瞼点ＰＬＰは、頭部の正面方向から天頂軸まわりに所定角度回転させた斜め方向を高さ方向とした場合の極小点である（図３を参照）。
【００５８】
図７に示すように、位置推定工程Ｓ４０は、眼角点指定工程Ｓ４１、画像回転工程Ｓ４２、三次元画像の形状演算工程Ｓ４３、凹部検出工程Ｓ４４、極小点算出工程Ｓ４５および眼窩下点算出工程Ｓ４６を含む。
【００５９】
眼角点指定工程Ｓ４１では、任意の仮平面を水平基準面として位置合わせされた三次元画像を正面視方向から目視して、画像表示部６０上で目頭点ＥＮＴをポインティングして指定する。骨表面位置推定部２０は、目頭点ＥＮＴの三次元座標を記憶する。
【００６０】
画像回転工程Ｓ４２では、三次元画像を天頂軸まわりに１０度から５０度、好ましくは２５度から３５度回転させて、画像表示部６０上で目尻点ＥＣＴを略正面に表示させる。なお、本実施形態に代えて、瞼点ＰＬＰおよび目尻点ＥＣＴの決定にあたり、仮設定されたＺ方向を正面方向として、すなわち回転角度をゼロとして、凹部を検出してもよい。
【００６１】
形状演算工程Ｓ４３では、位置データに基づいて構成される三次元曲面（三次元画像）における座標ごとの法線ベクトルと、上記斜め方向を高さ方向とした場合の三次元曲面の等高線とを算出する。凹部検出工程Ｓ４４では、凹部に対応する等高線の閉領域を検出する。極小点算出工程Ｓ４５では、この閉領域における法線ベクトルに基づいて極小点を算出する。これにより、目尻点ＥＣＴと瞼点ＰＬＰとが決定される。
【００６２】
図８は、図２に拡大図として示した皮膚表面の三次元画像の正面図を天頂軸まわり（右回り）に３０度回転させた、左目の眼裂近傍に関する法線ベクトル画像である。この法線ベクトル画像は、皮膚表面を所定の回転方向から目視した場合における、皮膚表面の各点の法線方向を可視化した画像である。より具体的には、３０度回転方向を基準方向として、皮膚表面の法線方向とこの基準方向とが平行に近いほど濃色に表され、逆に皮膚表面の法線方向と基準方向とが直交に近いほど淡色に表されている。言い換えると、法線ベクトル画像は、皮膚表面における法線方向と基準方向との交差成分の大小を可視化した画像である。
【００６３】
形状演算工程Ｓ４３にて、法線ベクトル算出部４２は、各点における法線ベクトルと基準方向との内積演算値を等値表示することで法線ベクトル画像を求める。そして、図８の法線ベクトル画像において、濃色部が局所的な島状に存在している場合、当該領域は３０度回転方向からみた凹部にあたる。
【００６４】
凹部検出工程Ｓ４４にて、等高線算出部４４は、検出された凹部を等高線画像（図３を参照）によって画像表示部６０に示す。
【００６５】
本実施形態では、目尻点ＥＣＴのみならず、瞼点ＰＬＰもこの回転方向を基準方向として算出する。これにより、この瞼点ＰＬＰと、目頭点ＥＮＴ、目尻点ＥＣＴを通る仮想球面ＳＰＨの下端が眼窩下点ＯＲＢと良好に一致する。
【００６６】
また、図３の等高線画像と図８の法線ベクトル画像とを併用することで、瞼点ＰＬＰおよび目尻点ＥＣＴの位置をより正確に決定することができる。三次元画像における凹部の底部位置は、等高線の閉領域の内部であって、かつ法線ベクトルが基準方向と平行になる位置であるため、これら二つの画像を併用して論理積（ＡＮＤ条件）をとることで、適合する位置が座標演算によって求められる。具体的には、凹部検出部４６は、法線ベクトル画像における皮膚表面の法線方向と基準方向との交差成分が極小となる領域と、等高線画像における等高線の所定面積以下の閉領域と、に基づいて瞼点ＰＬＰと目尻点ＥＣＴを決定する。
【００６７】
極小点算出工程Ｓ４５にて、瞼点算出部４０（凹部検出部４６）は、三次元画像上の各点の法線ベクトルと基準方向との内積演算値と、図３の等高線画像における極小値と、をともに満足する位置座標として瞼点ＰＬＰおよび目尻点ＥＣＴを決定する。決定された瞼点ＰＬＰおよび目尻点ＥＣＴの三次元座標は、位置指定部３０に送られる。位置指定部３０は、皮膚表面の特徴点に関するこれらの指定点の三次元座標を受け付けて、これを骨表面位置推定部２０に送信する。このように、瞼点算出部４０は瞼点ＰＬＰの位置を算出する。なお、本実施形態において、図２のように瞼点ＰＬＰを画像表示部６０に表示することは任意である。すなわち、本実施形態において瞼点算出部４０が瞼点ＰＬＰを算出するとは、目視可能に瞼点ＰＬＰを出力する場合のほか、眼窩下点ＯＲＢやフランクフルト平面を求めるにあたって情報処理装置１００において内部的に瞼点ＰＬＰを演算する場合を含む。
【００６８】
なお、本実施形態に代えて、図３と図８とを目視した操作者が、瞼点ＰＬＰと目尻点ＥＣＴを三次元画像上でポインティングして指定してもよい。
【００６９】
骨表面位置推定部２０は、求められた瞼点ＰＬＰおよび目尻点ＥＣＴの三次元座標を記憶する。そして、別途記憶されている目頭点ＥＮＴの三次元座標を用いて、これら３点を通る仮想球面ＳＰＨ（図２を参照）と、その下端の座標を算出する。この下端が眼窩下点ＯＲＢに相当する。これにより、情報処理装置１００により眼窩下点ＯＲＢの位置が推定される。
【００７０】
また、情報処理装置１００は、基準面算出部５０を含んでいる。基準面算出部５０は、推定された一以上の解剖学的特徴点（眼窩下点ＯＲＢ）を含む少なくとも３点の三次元位置に基づいて皮膚表面の水平基準面を算出する手段である。
【００７１】
具体的には、基準面算出工程Ｓ５０（図１を参照）において、基準面算出部５０は、操作者により指定された耳珠上縁点ＴＲＡと、上記により求められた眼窩下点ＯＲＢとを通る平面をフランクフルト平面が決定される。
【００７２】
また、画像表示部６０は、算出された水平基準面（フランクフルト平面）を座標平面として皮膚表面の位置データに基づいて構成される三次元曲面（三次元画像）を表示する。具体的には、仮平面によって位置合わせされていた三次元画像を、フランクフルト平面を新たな水平基準面として再表示する。
【００７３】
情報処理装置１００は、フランクフルト平面を水平基準面として画像表示部６０に表示出力された三次元画像から、美容診断などに用いられる上記種々の特徴量に関する情報を取得する特徴取得部７０を備えている。
【００７４】
（実施例）
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００７５】
図９（ａ）は実施例１にかかる三次元画像の部分正面図である。同図（ｂ）から（ｄ）は、それぞれ参考例１から３にかかる三次元画像の部分正面図である。同図（ａ）から（ｃ）は同一の被測定者にかかる同一の三次元画像である。同図（ｄ）は、他の被測定者にかかる三次元画像である。
【００７６】
同図（ａ）から（ｄ）において、目頭点ＥＮＴおよび目尻点ＥＣＴは、いずれもこの部分正面図の上でポインティングにより指定したものである。また、眼窩下点ＯＲＢは、被測定者への触診によって求められた真の位置である。より具体的には、各図において眼窩下点ＯＲＢとして図示した黒丸（●）の中央上縁の位置が、触診によって求められた眼窩下点の真の位置にあたる。
【００７７】
図１０は、実施例１にかかる等高線画像である。この等高線画像は、図９（ａ）に示す部分正面図の正面方向を法線方向として三次元画像を断層化した場合の等高線を示している。図９（ａ）に示す実施例１は、この等高線画像と、法線ベクトル画像（図示せず）とを用いて決定された、目頭点ＥＮＴと眼裂中心と眉とで囲まれた領域における凹部の中心を、瞼点ＰＬＰとしている。
【００７８】
一方、図９（ｂ）に示す参考例１は、瞳の中心線と瞼との交点を瞼点ＰＬＰとしている。また、図９（ｃ）に示す参考例２と、図９（ｄ）に示す参考例３は、瞳の中心線上で眼球の上縁と見られる場所を瞼上でポインティング（符号ＰＬＰとして図示）したものである。
【００７９】
図１１（ａ）から（ｄ）は、実施例１および参考例１から３に関する眼窩下点ＯＲＢの推定位置を示す図である。より具体的には、同図には、目頭点ＥＮＴ、目尻点ＥＣＴおよび瞼点ＰＬＰを通る仮想球面ＳＰＨと、その下端点ＬＰとが図示されている。
【００８０】
図１１（ａ）に示す実施例１では、触診で正確に決定された眼窩下点ＯＲＢの真の位置と、下端点ＬＰとが一致しており、眼窩下点ＯＲＢの位置が高い精度で推定されたことが分かった。
【００８１】
同図（ｂ）に示す参考例１では、下端点ＬＰが眼窩下点ＯＲＢよりも上方にずれた位置にある。すなわち、参考例１のように瞳の中心線と瞼との交点をもって瞼点ＰＬＰを設定した場合、眼窩下点ＯＲＢの推定精度が実施例１に劣ることが分かった。
【００８２】
同図（ｃ）に示す参考例２でも、下端点ＬＰが眼窩下点ＯＲＢよりも上方にずれた位置にある。すなわち、上述した参考例２のように瞼上における眼球の上縁をもって瞼点ＰＬＰを設定した場合、眼窩下点ＯＲＢの推定精度が実施例１に劣ることが分かった。
【００８３】
一方、同図（ｄ）に示す参考例３の場合、下端点ＬＰは眼窩下点ＯＲＢと比較的良好に一致した。しかしながら参考例３は、上述した参考例２と同様に、瞼上における眼球の上縁をもって瞼点ＰＬＰを設定したものである。以上より、瞼上における眼球の上縁をもって瞼点ＰＬＰを設定した場合、被測定者ごとに眼窩下点ＯＲＢの推定精度が大きくばらつくことが分かった。
【００８４】
以上の実施例および参考例より、本発明の情報処理方法による眼窩下点の位置推定方法の有効性が示された。これにより、本発明で推定された眼窩下点を用いて決定されたフランクフルト平面は、触診等により求められた眼窩下点から決定された当該平面に対して良好に一致するといえる。
【符号の説明】
【００８５】
１０    位置取得部
２０    骨表面位置推定部
３０    位置指定部
４０    瞼点算出部
４２    法線ベクトル算出部
４４    等高線算出部
４６    凹部検出部
５０    基準面算出部
６０    画像表示部
７０    特徴取得部
１００    情報処理装置
ＣＴ    皮膚表面
ＥＣＴ    目尻点
ＥＮＴ    目頭点
ＥＹＢ    眼球
ＦＦ    眼裂
ＬＰ    下端点
ＯＢ    眼窩骨
ＯＲＢ    眼窩下点
ＰＡ    部分領域
ＰＬＰ    瞼点
ＳＫ    頭蓋骨表面
ＳＰＨ    仮想球面
ＳＴ    軟部組織
ＴＲＡ    耳珠上縁点
【図１】
0005687532.tif 000002
【図２】
0005687532.tif 000003
【図３】
0005687532.tif 000004
【図４】
0005687532.tif 000005
【図５】
0005687532.tif 000006
【図６】
0005687532.tif 000007
【図７】
0005687532.tif 000008
【図８】
0005687532.tif 000009
【図９】
0005687532.tif 000010
【図１０】
0005687532.tif 000011
【図１１】
0005687532.tif 000012